Ethernet networks

اطمینان از زمان واقعی و پاسخ قطعی یک باید برای تولید هوشمند در سطح جدید اترنت و اینترنت اشیا صنعتی (IIOT) است.

به دلیل اینکه که استانداردهای اترنت نمی‌توانند از این هدف به خودی خود پشتیبانی کنند، راه‌حل‌های مختلفی برای ساخت شبکه‌های ارتباطی صنعتی مناسب، گسترش یافته‌اند.

Thomas Burke مشاورراهبردی جهانی CPLA ، بررسی کلی از تاریخ تکنولوژی اترنت قطعی و اینکه TSN  چه نقشی در ارتباطات صنعتی ایفا می‌کند، ارائه می‌دهد.

ابتدا، سه پروتکل وجود داشتند

در طول زمان، اترنت صنعتی جایگزین شبکه‌های fieldbus  به دلیل توانایی‌اش برای ارائه لایه فیزیکی استاندارد سازی شده ترکیبی با پهنای باند بیشتر شده است و این امکان را که چند دستگاه به یک شبکه متصل شوند در حالی که سرعت بالای انتقال داده‌ها تضمین شده است را فراهم می‌کند. با این حال، اترنت استاندارد که با مشخصات  IEEE 802.3 توصیف شده ذاتا تکنولوژی قطعی نیست و همچنین نمی‌تواند از برخورد پیام جلوگیری کند.

در حالی که محدودیت‌های اترنت استاندارد در گذشته موضوع با اهمیتی نبوده اما می‌توانند در عملکرد آینده کارخانه تاثیر بگذارند و باعث شده است تا کارخانه‌ها خواستار قدرت ارتباطی بیشتری شوند که بتواند از انتقال داده کنترل درزمان واقعی و زمان بحرانی پشتیبانی کند و این مسئله سبب شده است که راه‌حل‌های مختلفی برای ایجاد تکنولوژی شبکه با قطعیت بیشتر گسترش یابد.

این پهنای باند بزرگ می‌تواند تداخل ترافیکی را در زمان غیر بحرانی برای کنترل داده در زمان واقعی، کاهش دهد. به علاوه برای ضمانت چرخه انتقال پایدار داده برای داده‌های کنترلی یک فضا برای انواع دیگر ترافیک لینک CC، IE ایجاد می‌کند که به طور فعال بخشی از پهنای باند را برای ارتباطات در زمان غیر بحرانی اختصاص می‌دهد. سرانجام،  لینک CC، IE از رمز عبور برای کنترل انتقال داده استفاده می‌کند که این کار باعث می‌شود بازده ارتباط افزایش یابد و تبادل داده قطعی همچنین زمان چرخه پایدار لینک با از بین بردن احتمال برخورد داده‌ها فراهم شود.

دور شدن از ” قطع ارتباط” در پروتکل‌های اترنت صنعتی

راه‌حل‌های مختلفی برای دستیابی به قطعیت وجود دارد که اغلب شامل پروتکل‌های اترنت ” اختصاصی” سفارشی با هدف آدرس‌دهی به وظایف و دامنه‌های خاص است.

بنابراین مقیاس‌پذیری آنها محدود شده و هر کدام برای یک سطح برنامه خاص طراحی شده‌اند.

گذشته از این، در حالی که تعداد بسیاری از ابرها، با اندیشه صحیح مطرح شده‌اند، نمی‎توان آنهارا با یکدیگر سازگار کرد.

برای آدرس‌دهی این موضوعات، بعضی از پروتکل‌های اترنت صنعتی توسعه یافته مهم، شریک‌هایی برای اطمینان از قابلیت همکاری بین راه‌حل‌ها دارند. برای مثال انجمن شرکای لینک CC(CPLA) ، PROFIBUS و PROFINETبین المللی(PI) برای پیوند خاصی ایجاد شده‌اند تا امکان قابلیت همکاری آسان را بین لینک cc، IE و PROFINETفراهم کنند.

اخیرا تلاش‌ها باعث ایجاد زمان واقعی قطعی در اترنت استاندارد شده است که با دقت بیشتری از مجموعه IEEE 802.1 استاندارد که در لایه 2 مدل OSI  (لایه لینک داده) عمل می‌کند که امروزه در حال توسعه است و منجر به ایجاد یک تکنولوژی جدید شده است که، باعنوان شبکه حساس به زمان (TSN) شناخته می شود و به اترنت صنعتی کمک می‌کند تا ارتباطات قطعی را تحویل دهد و از تحویل معتبر داده‌ها بین نقاط انتهایی مطمئن شود.

 استانداردسازی قطعی

استاندارد اصلی TSN  که امروزه با همگام سازی زمان (IEEE 802.1 AS)و توابع شکل دهی مطلع از زمان(IEEE 802.1 Qvb) در دسترس هستند با پیاده‌سازی این المان‌ها، TSN روشی برای فرستادن ترافیک در هر دو زمان بحرانی و زمان غیر بحرانی در زمان واقعی، فراتر از زیر ساخت استاندارد اترنت قطعی ارائه می‌کند.

اولین تابع زمان همگام سازی با ” سیستم زمان مطلع” تنظیم می‌شود که همه‌ی ساعت‌های زمان واقعی در گره‌ها می‌توانند با دقت یک میکرو ثانیه و یا کمتر همگام سازی شوند.

این کار منجر به ایجاد شبکه‌های مناسب برای مطلوب‌ترین برنامه‌ها مانند کنترل حرکت می‌شود که زمان چرخه ممکن است به کوتاهی چند میکرو ثانیه باشد. آگاهی از زمان بستگی به دقت همگام سازی برای زمان بندی موثر ترافیک شبکه و زمان واقعی تحویل و پاسخ های قطعی دارد. شکل‌دهنده‌های آگاهی از زمان (TASs) اولویت هر پیام را بررسی می‌کنند و صف اختصاصی بر اساس اولویت‌بندی ایجاد می‌کنند. انتقال داده در هر صف در طی پنجره‌های زمان بندی شده اجرا می‌شود در حالی که بقیه‌ی صف‌ها از انتقال مسدود شده‌اند.

در این روش TASs اطمینان می‌دهد که پیام‌های چرخه اولویت‌بندی شده و از برخوردهای مخالف و تداخل ترافیکی در زمان‌های غیر بحرانی محافظت شده است. زمان‌های چرخه ارتباطات با قاب‌های مختلف و با اولویت‌های مشابه بهینه سازی شده‌اند که می‌توان به طور هم زمان آنها را منتقل کرد.

زمان واقعی و پاسخ قطعی بدون از دست‌دادن توابع اضافی

تکنولوژی TSN  پتاسیل بزرگی دارد که زیر ساخت قوی و قابل اعتمادی را فراهم می‌کند و از برنامه‌های مبتنی بر کنترل و از فضای محصور شده در ابر پشتیبانی می‌کند و به سرعت با توابع سطح بالاتر و همچنین امنیت و ایمنی شبکه تطبیق پیدا می‌کند.

این کار می‌تواند مزایای قابل توجهی را برای تولیدکنندگان فراهم کند و از طرح‌های بسیار به هم پیوسته پشتیبانی کند. بنابراین شغل‌هایی که می‌خواهند درکارخانه‌های خود برای تولید آینده از استراتژی‌های IIOT اجرا کنند باید هم اکنون TSN را با اترنت با عملکرد بالا ترکیب کنند.

 راه‌حلی که به طور دقیق  CC-Link IE TSNرا ارائه می‌دهد که اترنت یک گیگابیتی صنعتی باز است که دارای توابع TSN  برای اطمینان از ارتباطات قطعی است.

در این روش، می‌توان همه‌ی نیازهای کنترل همچنین انتقال موثر در زمان بحرانی و دیگر انواع ترافیک در شبکه های مشابه را به صورت دستی انجام داد.

علاوه براین CC-Link IE TSN می‌تواند از کنترل حرکت با عملکرد بالا و برنامه‌های ایمنی پشتیبانی کند. با انتخاب این تکنولوژی یا حتی بهبود برنامه‌های موجود سیستمی ایجاد می‌شود که نیازهای آینده را مشخص می‌کند. در نهایت این راه‌حل اجازه خواهد داد که شرکت‌های پیشرو امروزه با اهداف ایجاد ارتباط به هم پیوسته و مبتنی بر کارخانه هوشمند IIOT  تولیدات برای آینده را سریعا دنبال کنند.

برای خواندن مطالب بیشتر در این زمینه میتوانید مقالات ماژول(ROHM ):(Wi-SUN FAN) پروتكلي جديد براي دستگاه‌هاي داراي برد بلند و پیشرفت شبکه های اترنت(Wired and Wireless) را مطالعه بفرمایید.

همچنین لطفا مارا در شبکه اجتماعی لینکدین همراهی بفرمایید.

برای مطلع شدن از جدیدترین اخبار صنعت جهان لطفا و حتما در خبرنامه سایت عضو شوید.

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید